Что такое гравитационные волны?

На днях физики всего мира объявили об эпохальном открытии. Впервые были зарегистрированы гравитационные волны, которые еще сто лет назад предсказал великий Эйнштей.  Вопрос о том, как же тела, разнесенные в космическом пространстве на миллиарды километров, притягиваются друг к другу, кажется, уже нашел свой ответ.

Что же такое гравитационные волны? - мы обратились за комментарием к специалисту. 

Итак, знакомьтесь, Родион Ганопольский, заведующий кафедрой моделирования физических процессов и систем Тюменского государственного университета, генеральный директор ООО "Айтигри"

Гравитационные волны

Для понимания можно провести аналогию с электромагнитными волнами. Движущиеся электромагнитные заряды создают переменное электромагнитное поле, которое при быстром движении или силе заряда походит на волну.

Волну можно вызвать с помощью специального электрического прибора – радиопередатчика, мы их все знаем. Если есть радиопередатчик, то можно построить и радиоприемник. Эта пара устройств позволяет организовать радиосвязь, сотовую телефонию, трансляцию телевизионных программ и т.п.  Заметьте, что при этом электромагнитные волны используются для передачи информации.

Теперь переходим к гравитации. Пусть есть движущиеся некие объекты с массой, вокруг них существует сложно переменное гравитационное поле. Если объект массивный или его скорость огромна, или масса сосредоточена в очень маленьком объеме, то в гравитационном поле идут волны и их можно различить. Примером источника сильных волн может служить столкновение двух чёрных дыр, масса в которых сосредоточена в очень маленьком объеме.

Именно волны от черных дыр зафиксированы в обсерватории LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory), кстати, при участии российских ученых -физиков из МГУ и Института прикладной физики Российской академии наук (Нижний Новгород).

Почему гравитационные волны называют волнами пространства-времени?

Посмотрите на обычные волны на воде. Они тоже искажают поверхность воды, несут возмущение в самой толщи воды и затихают, становятся незаметными  на большом расстоянии. Так и наша вселенная, состоящая из пространства-времени, колеблется и искажается под действием гравитационных волн.

Зафиксировать гравитационную волну оказалось возможным только очень чувствительной аппаратурой. Но сам ее источник - она образовалась в результате слияния двух гигантских черных дыр - находился от нас на расстоянии многих миллиардов километров. Потому можете представить, какой огромной силы эта волна была вначале. 

Гравитационные волны значительно слабее электромагнитных, но они лучше проходят через любое вещество. Кроме передачи информации, гравитационные волны послужат изучению далёких галактик и т.п. Может быть, узнаем, что такое чёрная материя – материя, которая не излучает электромагнитные волны, но имеет массу и поэтому создает вокруг себя гравитационное поле.

Начало изучению гравитационных волн только положено. Дальше нужно научиться фиксировать всё более слабые волны, при этом используя всё меньшие приемники. Нужно научиться генерировать эти волны с помощью аппаратуры.

Значит, теоретически можно создать свой передатчик гравитационной волны? А насколько мощным он должен быть?

Сейчас нужен очень мощный передатчик - как минимум две чёрных дыры, и огромный приемник - подземная пещера, вся заполненная сверхчувствительными датчиками. Но ламповые приемники и современные компьютеры изначально тоже были очень большими.

Про историю и значение для науки этого открытия можно прочитать, например, в Газете.ру.